Las proteínas, las máquinas moleculares que impulsan los procesos subyacentes a la biología, están hechas de solo 20 bloques de construcción canónicos llamados aminoácidos. Durante casi dos décadas, los científicos han buscado métodos para diseñar nuevos aminoácidos para construir proteínas.
Un equipo de químicos de Boston College ha desarrollado una tecnología para incorporar con precisión una gama de aminoácidos no canónicos útiles en proteínas producidas en eucariotas, la amplia clase de organismos superiores que incluye a los humanos, informó el equipo en la revista Biología química celular .
Aproximadamente hace 15 años, los científicos vieron por primera vez el potencial de una maquinaria genética derivada de bacterias, conocida como par aminoacil-tRNA sintetasa / tRNA, para incorporar aminoácidos no canónicos en proteínas producidas en células eucariotas. Peroel método ha enfrentado una serie de restricciones técnicas que limitaron su desarrollo generalizado.
El equipo de Boston College superó muchas de esas limitaciones desarrollando una nueva cepa de la bacteria E. coli que permite la ingeniería sencilla del par aminoacil-tRNA sintetasa / tRNA derivado de bacterias, según el profesor adjunto de química Abhishek Chatterjee, quien dirigió laEste nuevo enfoque permitió la incorporación de varios aminoácidos no canónicos, incluida la p-boronofenilalanina, en proteínas producidas en células humanas, así como en la cepa modificada de E. coli .
Chatterjee dijo que el equipo estaba sorprendido por la facilidad del nuevo enfoque, que se describe en el nuevo informe "Resucitar el par bacteriano tirosil-tRNA sintetasa / tRNA para expandir el código genético de ambos. E. coli y eucariotas. "
"Creación de esta novela E. coli la cepa requería sustituir su par de aminoacil-tRNA sintetasa / tRNA nativo con una contraparte de un organismo diferente, lo que anticipamos sería muy difícil ", dijo." Pero resultó ser bastante factible. Eso abre esta tecnología completa. "
Chatterjee dijo que el equipo buscó crear un nuevo método para diseñar y monitorear las funciones de las proteínas como una forma de expandir la comprensión científica de los procesos que guían las funciones de las proteínas en nuestras células.
"Miles de proteínas están codificadas en el genoma que nos hace quienes somos, pero sabemos muy poco sobre ese proceso", dijo Chatterjee. "En las células humanas, hay aproximadamente 20.000 genes que codifican proteínas. Lo que están haciendo ycómo lo están haciendo sigue siendo difícil de estudiar. Uno de los principales problemas es que si quieres saber lo que están haciendo, tienes que espiarlos. Necesitas adjuntar una sonda que pueda informar sobre lo que está pasando."
La introducción de estas sondas ha resultado difícil, ya que el proceso a menudo daña la proteína diana.
En cualquier célula, las proteínas están formadas por 20 aminoácidos, un grupo fijo guiado en orden por instrucciones genéticas.
"La idea es que podemos introducir un nuevo bloque de construcción en las proteínas que la naturaleza no tiene, más allá de los 20 aminoácidos canónicos que usa la naturaleza", dijo Chatterjee. "Si podemos hacer eso, tenemos la capacidad deintroducir específicamente una amplia variedad de funcionalidades no naturales en cualquier sitio de prácticamente cualquier proteína ".
El beneficio inmediato sería ayudar a los investigadores que aún están desentrañando los misterios de la biología celular y la función de las proteínas.
"Puede crear una proteína con un aminoácido no canónico en cualquier sitio elegido, cargarla con sondas que son muy pequeñas y emitir una señal óptica que indica hacia dónde se dirige", dijo Chatterjee. "Podría permitirlemanipular el funcionamiento de la proteína. Podrías introducir límites, por lo que sea lo que sea que esté haciendo la proteína, no puede hacer más. Y podrías eliminar la sonda mediante el uso de una señal externa como la luz. Esta tecnología abre numerosas formas nuevasuno puede comenzar a sondear y diseñar la función de las proteínas, lo que de otro modo sería un gran desafío ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Boston College . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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